PENGEMBANGAN MATERIAL KOMPOSIT PARTIKULAT UNTUK PEMBUATAN MOLDING INJEKSI PLASTIK MENGGUNAKAN METODE SELECTIVE HEATER MELTING

IR. SURYO DARMO,MT, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D. ; Dr. Suyitno, S.T., M.Sc. ; Muslim Mahardika, S.T., M.Eng., Ph.D.

2015 | Disertasi | S3 ILMU TEKNIK MESIN

Material komposit partikulat dari campuran serbuk polimer dan bukan polimer seperti campuran silika-PE dan besi cor-PE sudah pernah diteliti oleh peneliti sebelumnya. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode layer manufacturing diantaranya menggunakan mesin MMD-Is. Komposit yang dihasilkan belum diteliti untuk mold injeksi plastik, oleh karena itu penelitian ini akan mengembangkan komposit partikulat dari material campuran serbuk polimer dan bukan polimer untuk mold injeksi plastik. Material yang digunakan pada penelitian ini menggunakan campuran serbuk kaca, serbuk aluminium, dan serbuk akrilik. Campuran serbuk dibentuk menjadi komposit dengan metode layer manufacturing menggunakan mesin Selective Heater Melting (SHM). Fungsi akrilik adalah sebagai binder dari komposit yang dihasilkan oleh mesin SHM. Komposit ini masih belum bisa digunakan sebagai mold injeksi plastik karena akrilik akan meleleh bila dioperasikan pada temperatur operasi mold injeksi plastik. Komposit harus diberi perlakuan (treatment) dengan dipanasi pada temperatur di atas glass transition kaca agar akrilik terbakar dan kaca berfungsi sebagai binder. Komposit ini mampu beroperasi pada temperatur operasi mold injeksi plastik karena titik leleh kaca dan aluminium lebih tinggi dari temperatur leleh plastik. Campuran serbuk kaca (< 74 micron ¼m), serbuk aluminium (< 297 micron ¼m/>74 micron ¼m), dan serbuk akrilik (< 74 micron ¼m) dibentuk menjadi komposit menggunakan mesin Selective Heater Melting (SHM), selanjutnya komposit yang dihasilkan dipanaskan dalam tungku pada temperatur 700 micron°C. Komposit yang telah dipanaskan dalam tungku diimpregnasi dengan resin. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh pemanasan kom-posit dalam tungku dan pengaruh impregnasi resin terhadap kekuatan lentur, kesalahan dimensi, densitas, kekerasan permukaan, kekasaran permukaan komposit, dan life cycle komposit. Data hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanasan komposit dalam tung-ku pada temperatur 700 micron°C menyebabkan kekuatan lentur meningkat dari 1,80 MPa menjadi 7,85 MPa, densitas meningkat dari 0,90 g/cm3 menjadi 1,15 g/cm3, dan kekasaran permukaan menurun dari 40,54 micron ¼m menjadi 27,83 micron ¼m. Impregnasi resin pada komposit yang telah dipanasi 700 micron°C menyebabkan kekuatan lentur meningkat dari 7,85 MPa menjadi 16,73 MPa, densitas meningkat dari 1,15 g/cm3 menjadi 1,60 g/cm3, dan kekasaran permukaan menurun dari 27,83 micron ¼m menjadi 11,91 micron ¼m. Kekerasan permukaan komposit setelah dipanasi 700 micron°C dan kemudian diimpregnasi resin adalah 13,01 BHN. Pemanasan komposit dalam tungku pada temperatur 700 micron°C menyebabkan ke- salahan dimensi komposit pada arah sumbu-X turun dari delta X = 10,08 mm menjadi delta X = 9,01 mm, pada arah sumbu-Y turun dari delta Y = 4,00 mm menjadi delta Y = 2,25 mm, dan pada arah sumbu-Z turun dari delta Z = 3,71 mm menjadi delta Z = 0,76 mm.

Particulate composite material that made of a mixture of polymer and non-polymer such as a mixture of silica-PE and a mixture of cast iron-PE, have been investigated by previous researchers. Composites are made by layer manufacturing method. The composites have not been investigated for plastic injection mold, therefore this research will develop the particulate composite material that made of a mixture of polymer and non-polymer, for plastic injection mold. The material used in this study is a mixture of glass powder, aluminum powder, and acrylic powder. The mixture of powders is formed into a composite by layer manufacturing method using Selective Melting Heater (SHM) machine. Acrylic serves as a binder of the composite that produced by SHM machine. This composite can not be used as a plastic injection mold because acrylic melted when operate at operating temperature of plastic injection mold. Composites must be heated at a temperature of above glass transition temperature of glass in order to acrylic burned and glass serves as a binder. This composite can operate at a temperature of plastic injection mold operation because the melting point of glass and aluminum is higher than the melting temperature of plastic. The mixture of glass powder (<74 m), aluminum powder (<297 micron ¼m /> 74 m), and acrylic powder (<74 m) is formed into a composite using Selective Heater Melting (SHM) machine, and then the composite is heated in a furnace at a temperature of 700 micron°C. Composite that has been heated in the furnace is then impregnated by resin. The aim of this study is to know the effect of heating of composite in a fur-nace and the effect of resin impregnation on the bending strength, dimensional error, density, surface hardness, surface roughness of the composite, and composite life cycle. Base on the result of the test, the heating of composite at a temperature of 700 micron°C causes the bending strength is increased from 1.80 MPa to 7.85 MPa, the density is increased from 0.90 g/cm3 to 1.15 g/cm3, and the surface roughness is decreased from 40.54 micron ¼m to 27,83 micron ¼m. Resin impregnation of composite that have been heated at 700 micron°C causes the bending strength increased from 7.85 MPa to 16.73 MPa, the density increased from 1.15 g/cm3 to 1.60 g/cm3, and the surface roughness decreased from 27.83 micron ¼m to 11.91 micron ¼m. Surface hardness of the composite, after being heated at 700 micron°C and then impregnated by resin, is 13.01 BHN. The heating of composite in a furnace at a temperature of 700 micron°C causes the dimensional errors of composite in the direction of X-axis decreased from delta X = 10.08 mm to 9.01 mm, in the Y-axis direction decreased from delta Y = 4.00 mm to delta Y = 2.25 mm, and in the direction of the Z-axis decreased from delta Z = 3.71 mm to 0.76 mm.

Kata Kunci : selective heater melting, komposit partikulat, molding injeksi plastik